加筋路堤的数值模拟分析.docVIP

加筋路堤的数值模拟分析 　　摘要:本文采用非线性有限元方法来分析加筋土坡的位移场,建立了3种计算模型,通过有限元分析,对一般土质地基上土工格栅加筋路堤的工作性能进行了研究,不同布筋方式的土工格栅加筋路堤及不加筋路堤进行了计算与分析,研究了各种工况下路堤整体变形情况以及路堤内位移分布、坡面侧移情况。结果表明:加筋能较大幅度地提高路堤的整体刚度和内部稳定性,对地基均匀性和抗变形能力的要求有所提高;加筋路堤边坡的水平位移随着路堤加筋位置的上移而增大。 　　Abstract: This paper uses the nonlinear finite element method to analyze the displacement fields of the reinforce slop, creates three calculating models, and through analyzing the finite element, studies the performance of the geotechnical grille with reinforced in embankment, and calculates and analyzes the different bar arrangement for the geotechnical grille with reinforced and compares the one without bar, and studys the whole displacement in every work condition and the displacement and lateral displacement of the slop in the embankment. The results show that: reinforcing in the embankment will greatly improve the whole stiffness and the stability inside of the embankment. Moreover, the equality and the ability of the anti-deformation will improve; horizontal displacement in the embankment will be less with the higher of the bar layers. 　　关键词:土工合成材料;土工格栅;加筋路堤;数值模拟 　　Key words: geosynthetics;geogrids;reinforced embankment slopes;numerical simulation 　　中图分类号:U41文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)25-0090-02 　　 　　0引言 　　土的抗压性能较好,抗剪性能较差,而且基本无抗拉能力,因而在工程应用上受到很大程度的限制。在土内掺入适量的加强筋,可以改善土的强度和变形特性。土工加筋技术是一种在土工构筑物中或原位土体中埋设抗拉性能较好的材料,而使整个土工系统的强度和稳定性等力学性能得到明显改善的土体加固方法。[1-4] 　　国家交通建设中经常会遇到路基高填深挖的问题,对此如果处理不好,将直接影响公路建设的使用品质。以往公路高路堤地段,多采用坝式路堤,但这种结构边坡很缓,填方量大,施工范围广,压实不均匀,工后沉降也难控制。更重要的是在雨季边坡容易坍滑,严重影响行车安全。如果采用加筋路堤,即在堤身每隔一定厚度铺设一层土工积物,则可以减小路堤断面,降低工程造价[5]。 　　1计算分析模型[6-9] 　　用有限元计算时,设置平面单元模拟边坡土体,杆单元模拟筋材,仅考虑筋材的轴向应力,忽略弯曲应力,土与筋材接触面之间设置接触单元,模拟土与筋材的相互作用,计算简化为平面应变问题。建模分两个阶段,先建立模型求解在重力荷载作用下产生的位移,然后在此基础上施加荷载,导入地应力后求解得到施加荷载后路堤内应力、位移分布情况。假定路堤―地基交界面连续,不允许产生相对滑动。 　　1.1 模型尺寸确定参考公路路基设计规范,按照一级公路车道数四车道,设计速度100km/h,路基宽度取一般设计值26m,路基填土高度取3m,边坡坡度取1:1.5。模型中的地基厚度取10m,宽度为55m。模型中对地基底面施加竖向约束,对地基两侧施加水平方向约束。计算荷载取98(考虑了路面部分的净重和交通超载)。在位移分析图形中,坐标系的选取是以地基底面中心为坐标原点,水平向右为X轴正方向,竖直向上为Y轴。位移单位为m,规定位移方